(57)【要約】【課題】  光減衰率の波長依存性が小さく、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが生じない光減衰性光導波材料、その製造方法及び光減衰性光導波部品を提供することを目的とする。【解決手段】  クラッド部と光導波部分とからなる光減衰性光導波材料であり、光減衰性光導波材料の波長に対する光減衰率変化率が１０％以下であり、該光減衰性光導波材料を固定部材に固定して光減衰性光導波部品とし、波長１２６０〜１６２０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を光導波部分に入射したときに、該光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃以下であることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド部と光導波部分とからなる光減衰性光導波材料において、光減衰性光導波材料の波長に対する光減衰率変化率が１０％以下であり、光減衰性光導波材料を固定部材に固定して光減衰性光導波部品とし、波長１２６０〜１６２０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を光導波部分に入射したときに、光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃以下であることを特徴とする光減衰性光導波材料。
【請求項２】
光減衰率が１０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光減衰性光導波材料。
【請求項３】
反射減衰量が４５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光減衰性光導波材料。
【請求項４】
偏波依存性損失が０．５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光減衰性光導波材料。
【請求項５】
光導波部分にフェムト秒レーザー光によって誘起されてなる構造変化部を有し、その構造変化部の個数が２〜１５個である請求項１〜４のいずれかに記載の光減衰性光導波材料。
【請求項６】
フェムト秒レーザー光が、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅と、２５０〜３０００ｎｍのうちいずれかの波長を有する超短パルスレーザー光である請求項５に記載の光減衰性光導波材料。
【請求項７】
信号光の中心波長が１５５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光減衰性光導波材料。
【請求項８】
光減衰性光導波材料とそれを固定するための固定部材とを具備し、光減衰性光導波材料が請求項１〜７のいずれかに記載の光減衰性光導波材料であることを特徴とする光減衰性光導波部品。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の光減衰性光導波材料の製造方法であって、フェムト秒レーザー光を光導波材料の光導波部分に照射することにより構造変化部を形成することを特徴とする光減衰性光導波材料の製造方法。
【請求項１０】
フェムト秒レーザー光が、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅と、２５０〜３０００ｎｍのうちいずれかの波長を有する超短パルスレーザー光である請求項９に記載の光減衰性光導波材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光計測等の分野において、光減衰率の波長依存性が小さく、ハイパワーの光信号の強度を所定の割合で減衰させる光減衰性光導波材料、その製造方法及び光減衰ファイバスタブ、光固定減衰器等の光減衰性光導波部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光信号の強度に所定の光減衰率を与え、光パワーのレベルを適正範囲に調整する目的で使用される光固定減衰器は、光通信システムにおいて、重要なデバイスである。
【０００３】
従来、光導波材料として光ファイバを利用した光固定減衰器において、光信号を減衰させる方法は複数提案されており、例えばＣｒ等の金属薄膜フィルターを光ファイバの間に蒸着あるいは挿入する方法や、光ファイバ内部にドーパントとしてＣｏ等の遷移金属イオンを添加する方法が知られている。
【０００４】
前者の光固定減衰器は、フェルール内に挿入固定された光ファイバをフェルールと共に斜めに切断し、この光ファイバの切断端面にＣｒ等の金属薄膜を蒸着した後、再接合することにより構成され、金属薄膜により入射光の一部を反射させることで所定の光減衰率を得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
後者の光固定減衰器は、光ファイバの光導波部分（コア部分）にＣｏ等の遷移金属イオンを添加した光減衰性光ファイバを利用しており、光通信波長に対する遷移金属イオンの光吸収特性を利用することにより所定の光減衰率を得るものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、近年、光ファイバの光導波部分にフェムト秒レーザー光に誘起されてなる構造変化部を有する光減衰性光導波材料および光減衰性光導波部品が検討されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、近年、光通信量の増大に伴い、伝送データの高密度化、多重化によって信号光強度のハイパワー化と多波長化が必要とされ、光固定減衰器もこの多波長でハイパワーの光信号に対応できるものが望まれている。
【特許文献１】特公平７−２７０８４号公報
【特許文献２】特許第３２７１８８６号公報
【特許文献３】特開２００４−２７９９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の光固定減衰器は、ハイパワーの信号光を入力したときに、金属薄膜での光吸収により光固定減衰器が高温になるため、また、特許文献２に記載の光固定減衰器は、遷移金属イオンの光吸収により光固定減衰器が高温になるため、両者とも光ファイバの固定に使用される接着剤が劣化し、固定した光ファイバの引き込みによる接続はずれなどが生じ、光固定減衰器の信頼性が損なわれるという問題点がある。この現象は、前者の金属薄膜方式の光固定減衰器よりも後者の金属イオンドープ方式の光固定減衰器の方が、分散して光を吸収するため、高温になりにくいが、それでも、例えば、温度上昇が顕著な１０ｄＢ以上の光固定減衰器では、波長１５５０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を入射させると、１００℃よりも高温になってしまい、その特性が劣化してしまう。また、特許文献３に記載の光減衰性光導波材料は、あらゆる光減衰率を有する光減衰性光導波部品に使用できる利点を有しているが、光通信量の増大に伴う伝送データの高密度化、多重化に適切に対応していなかった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、光減衰率の波長に対する変化が小さく、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こらず、光減衰性光導波部品の高精度および信頼性が維持できる光減衰性光導波材料、その製造方法及び光減衰性光導波部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光減衰性光導波材料は、クラッド部と光導波部分とからなる光減衰性光導波材料において、光減衰性光導波材料の波長に対する光減衰率変化率が１０％以下であり、光減衰性光導波材料を固定部材に固定して光減衰性光導波部品とし、波長１２６０〜１６２０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を光導波部分に入射したときに、光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃以下であることを特徴としている。
【００１１】
ここで、本発明でいう「波長に対する光減衰率変化率」とは、信号光の中心波長を１２６０〜１６２０ｎｍの範囲から選択した場合において、αmaxを信号光の中心波長±２０ｎｍの波長域における最大光減衰率、αminを信号光の中心波長±２０ｎｍの波長域における最小光減衰率、αcを信号光の中心波長における光減衰率としたときに、光減衰率変化率（％）＝（αmax−αmin）／αcの式で表される値を指す。
【００１２】
このような構成によれば、光減衰率の波長依存性が小さいため、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差は生じにくい。また、ハイパワーの信号光を入力しても、光減衰性光導波部品表面の温度上昇は小さいため、光減衰性光導波材料の固定に使用される接着剤の劣化はなく、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こらず、光減衰性光導波部品の高精度化が達成されるとともに、光減衰性光導波部品の信頼性が維持される。結果として、光通信量の増大に伴う伝送データの高密度化、多重化に適切に対応した光減衰性光導波材料を作製することができるとともに、ハイパワーの光信号に対応した光減衰性光導波材料を作製することができる。
【００１３】
本発明における光減衰率変化率は１０％以下であり、好ましくは８％以下であり、より好ましくは６％以下である。
【００１４】
光減衰率変化率が１０％よりも大きいと、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差が生じ、光減衰性光導波部品の高精度化が達成できなくなり、光通信量の増大に伴う伝送データの高密度化、多重化に適切に対応した光固定減衰器等の光減衰性光導波部品を作製できなくなる。
【００１５】
本発明における光減衰性光導波部品表面の温度上昇は、８０℃以下であり、好ましくは６０℃以下であり、より好ましくは５０℃以下である。
【００１６】
光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃より大きくなると、光減衰性光導波部品に固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こり、光減衰性光導波部品の信頼性が維持できなくなる。
【００１７】
本発明において、反射減衰量は、４５ｄＢ以上であることが好ましい。このようにすれば、入射する信号光が反射して戻ってくる光強度が小さくなり、光源の損傷が小さく、信頼性を維持できる。ここで、本発明でいう「反射減衰量」とは、Ｐｒを反射光パワー、Ｐｉを入射光パワーとしたときに、反射減衰量（ｄＢ）＝−１０ｌｏｇ10（Ｐｒ／Ｐｉ）の式で表される値を指す。
【００１８】
また、本発明において、偏波依存性損失は、０．５ｄＢ以下であることが好ましい。このようにすれば、入射する信号光に対する光減衰率が安定になり、信頼性を維持できる。ここで、本発明でいう「偏波依存性損失」とは、Ｐmaxを最大透過光パワー、Ｐminを最少透過光パワーとしたときに、偏波依存性損失（ｄＢ）＝１０ｌｏｇ10（Ｐmax）−１０ｌｏｇ10（Ｐmin）の式で表される値を指す。
【００１９】
また、本発明において、光導波部分にフェムト秒レーザー光によって誘起されてなる構造変化部を有することが好ましい。このようにすれば、光減衰性光導波材料を固定部材に固定した光減衰性光導波部品に波長１２６０〜１６２０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を光導波部分に入射したときに、光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃以下になりやすい。すなわち、金属薄膜方式や金属イオンドープ方式の光減衰性光導波材料では、光減衰率が大きいほどこの温度上昇が大きくなるが、光導波部分にフェムト秒レーザー光によって誘起されてなる構造変化部を有する光減衰性光導波材料では、光を散乱することによって、光を減衰させ、ほとんど光吸収がないため、光減衰率が大きくても（例えば、１０ｄＢ以上でも）温度が上昇しにくくなる。従って、光減衰率が大きければ大きいほど、例えば、１５ｄＢ以上あるいは２０ｄＢ以上の光減衰性光導波材料において、光減衰性光導波部品表面の温度上昇を抑える効果が大きくなる。
【００２０】
また、フェムト秒レーザーによって光導波材料の光導波部分に構造変化部を形成する場合において、光減衰率は、構造変化部の構造又はその数を変化させることによって容易に調節することができる。また、構造変化部の構造はフェムト秒レーザー光の照射条件、例えば、照射時間、開口数、照射出力等を変化させることによって調節可能である。
【００２１】
このとき、構造変化部の個数は２〜１６個が好ましく、４〜１４個がより好ましく、６〜１２個がさらに好ましい。
【００２２】
すなわち、構造変化部の個数が２個より少ないと、所望の光減衰率に調節することが困難になる。構造変化部の個数が１６個よりも多いと、光減衰率変化率が１０％以上となりやすく、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差が生じ、光減衰性光導波部品の高精度化を達成しにくくなる。
【００２３】
本発明において、フェムト秒レーザー光は、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅と、２５０〜３０００ｎｍのうちいずれかの波長を有する超短パルスレーザー光であることが好ましい。このようにすれば、容易に構造変化部を形成できる。すなわち、パルス幅が、１０００フェムト秒を超えると、集光照射を行っても、充分なパワー密度のレーザー光を得にくく、構造変化部を形成しにくい。またパルス幅が、１０フェムト秒よりも狭いと、パワー密度が高くなりすぎて、光導波材料へのダメージが大きくなるとともに、光減衰率の制御が困難になりやすい。
【００２４】
本発明において、光減衰性光導波材料は、２５０〜３０００ｎｍの波長を有する光を透過する材料からなることが好ましい。このようにすれば、光学顕微鏡を用いて光導波部分を確認でき、構造変化部を形成しやすい。またフェムト秒レーザー光をよく透過し、短時間で効率よく構造変化部を形成できる。具体的には、ガラス、結晶及びプラスチックの群から選択された一種の材料からなることが好ましい。
【００２５】
また、本発明において、フェムト秒レーザー光を光導波材料の光導波部分に照射する照射時間は、光減衰率に応じて変化させることができるが、１０秒以下であると、光導波材料に対するダメージが少ないため好ましい。また、照射時間が０．００１秒以上であると容易に構造変化部を形成できる。
【００２６】
本発明の光減衰性光導波部品は、光減衰率変化率が１０％以下の光減衰性光導波材料が固定部材に固定されており、波長１２６０〜１６２０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を光減衰性光導波材料の光導波部分に入射したときに、光減衰性光導波部品表面の温度上昇が８０℃以下であることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、光減衰率の波長依存性が小さいため、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差は生じにくい。さらに、ハイパワーの信号光を入力しても、表面の温度上昇は小さいため、光減衰性光導波材料の固定に使用される接着剤の劣化はなく、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こらず、光減衰性光導波部品の信頼性が維持できる。結果として、高精度、高信頼性を有した光減衰性光導波部品を得ることができる。
【００２８】
上記構成において、光減衰光導波材料としては、光ファイバ形状やＰＬＣ（平面光導波路）形状のものが使用可能であり、固定部材としては、フェルール形状や板形状のものが使用可能であるが、特に、光減衰光導波材料が光ファイバ形状を有し、固定部材がフェルール形状を有してなることが好ましい。このようにすれば、上述の効果を最大限に享受できる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明の光減衰性光導波材料は、光減衰率の波長依存性が小さいため、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差は生じにくい。加えて、ハイパワーの信号光を入力しても、光減衰性光導波材料を用いた光減衰性光導波部品の温度上昇は小さいため、光減衰性光導波材料の固定に使用される接着剤の劣化はなく、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こらず、光減衰性光導波部品の信頼性が維持できるとともに、光減衰性光導波部品の高精度化が達成できる。結果として、光通信量の増大に伴う伝送データの高密度化、多重化に適切に対応した光固定減衰器等の光減衰性光導波部品を作製することができるとともに、ハイパワーの光信号に対応した光減衰性光導波部品を作製することができる。
【００３０】
（実施例）
本発明を、実施例に基づいて詳細に説明する。表１は、実施例１〜４と比較例１、２を示す。図１は、本発明の光減衰性光導波材料の製造方法を示す概念図である。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
図１に示すように、光導波材料として市販のシリカガラス製シングルモード光ファイバ１（外径１２５μｍ）を、コンピュータ２を用いた位置の精密制御を可能としたＸＹＺステージ３上に固定し、光ファイバ１の光導波部分であるコア部分１ａ（直径１０μｍ）に、波長８００ｎｍ、パルス幅１２０フェムト秒、パルス繰り返し周期１ｋＨｚ、表１に示す平均パワーのフェムト秒レーザー光４を、倍率１００倍、開口数０．９０の対物レンズ５を用いて、１点あたり０．００８秒間集光照射して、２００μｍ間隔で６〜３２個の構造変化部１ａｂを有する実施例１〜４及び比較例１の光減衰性ファイバ１０を得た。
【００３３】
また、フェムト秒レーザー光４を、前半の半数の照射点において、偏光方向と照射方向を変えずに照射し、前半の半数の照射点におけるフェムト秒レーザー光４の照射方向に対し、後半の半数の照射点における照射方向が直交するように、光ファイバ１のコア部分１ａを軸として、光ファイバ１を９０°回転させて照射した。尚、フェムト秒レーザー光４の平均パワーは、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルターによって調整し、照射時間はシャッター６により調整した。
【００３４】
次いで、上記の光減衰性ファイバ１０を長さ１６．７ｍｍ、１．２５ｍｍφの結晶化ガラス製のフェルール中に挿入固定した後、これを所望の長さに切断し、端面を所望の形状に研磨加工することによって、実施例１〜４及び比較例１の光減衰性ファイバスタブを得た。
【００３５】
一方、Ｃｏイオンをドープした市販の光減衰性ファイバ（昭和電線電纜株式会社製ＭＤＯＦ２０ＳＬ、２０ｄＢ／２２．４ｍｍ）を使用し、この光減衰性ファイバを長さ１６．７ｍｍ、１．２５ｍｍφの結晶化ガラス製のフェルール中に挿入固定した後、これを所望の長さに切断し、端面を所望の形状に研磨加工することによって、比較例２の光減衰性ファイバスタブを得た。比較例２の光減衰性ファイバスタブは、上述の実施例１〜４及び比較例１の光減衰性ファイバスタブと同一形状とした。
【００３６】
波長１５３０〜１５７０ｎｍ（信号光の中心波長１５５０ｎｍ±２０ｎｍ）の光減衰率は、光減衰性光ファイバスタブの両端を白色光源（株式会社アドバンテスト製ＴＱ８１１１）と光スペクトラムアナライザ（株式会社アドバンテスト製Ｑ８３８１Ａ）に接続し、測定した。また、それらの測定値に基づき、αmax、αmin、αcを測定することにより、光減衰性光ファイバスタブの光減衰率変化率を算出した。
【００３７】
また、波長１５５０ｎｍにおける反射減衰量は、ＸＹＺステージ上に固定した光減衰性光ファイバの片端と接続した後方散乱光測定装置（アンリツ株式会社製ＭＷ９０７０Ｂ）を用いて測定した。
【００３８】
波長１５５０ｎｍの赤外光の偏波依存性損失は、偏波スクランブラ（株式会社アドバンテスト製Ｑ８１６３）およびパワーメーター（株式会社アドバンテスト製  本体：Ｑ８２２１，レーザー光源：Ｑ８１２１２ＤＦＢ，センサー：Ｑ８２２３３）を使用して評価した。
【００３９】
光減衰性ファイバスタブ表面の温度は、光減衰性ファイバスタブの円柱外周面中央部の表面に熱電対を取り付け、温度が一定となるまで中心波長１５５０ｎｍ、出力５００ｍＷの信号光を入射し続けた。その一定となった温度を表面温度とした。
【００４０】
表１より明らかなように、実施例１〜４は、信号光の入射光強度が増加しても光減衰性ファイバスタブ表面の温度上昇はほとんどなく、入射光強度が５００ｍＷのとき表面温度の上昇は６℃以下であった。また、光減衰率変化率が８％以下であった。
【００４１】
また、反射減衰量も４５ｄＢよりも大きく、偏波依存性損失も０．５ｄＢ以下と小さかった。
【００４２】
一方、比較例１は、光減衰率変化率は１５％と大きく、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差が生じ、光減衰性光導波部品の高精度化が達成できず、光通信量の増大に伴う伝送データの高密度化、多重化に適切に対応した光減衰性光導波部品を作製できないと判断される。
【００４３】
比較例２は信号光の入射強度が増加すると、それに伴い光減衰性ファイバスタブ表面の温度が上昇し、具体的には、入射光強度が５００ｍＷのとき表面温度は１１０℃も上昇し、ハイパワーの信号光を入力した場合、光減衰性光導波材料の固定に使用される接着剤の劣化が生じ、固定した光減衰性光導波材料の引き込みによる接続はずれなどが起こらず、光減衰性光導波部品の信頼性が維持できないと判断される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明の光減衰性光導波材料は、光減衰率の波長依存性が小さいため、複数の波長の信号光を入力しても、それぞれの信号光の光減衰率に差は生じにくい。また、ハイパワーの信号光を入射してもそれを用いた光減衰性光導波部品表面の温度上昇は小さいため、温度上昇による劣化が起こりやすい接着剤等の樹脂を使用する光減衰性ファイバスタブの構成材料として好適である。また、本発明の光減衰性光導波材料は、ＰＬＣ（平面光導波路）タイプにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光減衰性光導波材料の製造方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      シリカガラス製シングルモード光ファイバ
１ａ    コア部分
１ａｂ  構造変化部
２      コンピュータ
３      ＸＹＺステージ
４      フェムト秒パルスレーザー光
５      対物レンズ
６      シャッター
１０    光減衰性ファイバ
【図１】
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